Самая «чистая» звезда во Вселенной находится на удивление близко к нам
Во Млечном Пути обнаружена звезда, которая может быть самой «первозданной» из всех известных на сегодняшний день. Ее химический состав почти не загрязнен тяжелыми элементами, возникшими после первых поколений звезд. Этот объект — своего рода космическая «ископаемая» реликвия: он, вероятно, сформировался из газа, обогащенного продуктами взрыва всего одной из первых сверхновых во Вселенной.
Звезда, получившая обозначение SDSS J0715-7334, когда-то была сравнительно не массивной (похожей на Солнце), но уже исчерпала свое основное топливо и перешла в стадию красного гиганта. Именно то, что она дожила до наших дней, делает ее особенно ценной: по ее химическому «отпечатку» можно судить о временах, когда только начинали формироваться звезды и галактики, пишет Science Alert.
Как все начиналось
Сразу после Большого взрыва пространство было заполнено горячей плотной плазмой — смесью легких ядер и свободных электронов. Свет почти не мог распространяться: фотоны постоянно рассеивались на электронах, и Вселенная оставалась «темной». Примерно через 300 000 лет она достаточно остыла, чтобы электроны и протоны объединились в нейтральный водород, а также образовалось немного гелия. Из плотных сгустков этого почти идеального водорода и гелия возникли самые первые звезды — так называемое население III.
Элементы тяжелее гелия (в астрономии их называют «металлами») начали распространяться по Вселенной только после смерти этих первых звезд. Тяжелые элементы рождаются в термоядерных реакциях внутри звезд и при взрывах сверхновых, которые разбрасывают их в межзвездное пространство, откуда они затем попадают в состав новых звездных поколений.
До сих пор у всех изученных звезд обнаруживалось хотя бы небольшое металлическое обогащение — просто в разной степени. Наиболее бедные металлами звезды относят к населению II: их состав настолько «чист», что они могли сформироваться из газа, обогащенного лишь самыми первыми звездами. Ранее ученые узнали, когда Солнце «переехало» на окраины Млечного Пути.
Неожиданная находка
История SDSS J0715-7334 началась почти случайно. Астроном Александр Джи из Чикагского университета вместе со студентами отбирал интересные цели по данным обзора Sloan Digital Sky Survey. В первую же ночь наблюдений второй объект, на который они навели телескоп, оказался именно этой звездой. Изначально планировалось наблюдать ее 10 минут — но в итоге наблюдения продлились три часа.
Детальный анализ показал: состав звезды почти полностью ограничивается водородом и гелием. Ее металличность (содержание элементов тяжелее гелия) составляет всего 0,005% от солнечной — это примерно вдвое ниже, чем у предыдущего рекордсмена по «бедности». Содержание железа в этой звезде примерно в 40 раз ниже, чем у следующего известного самого бедного металлами объекта.
Однако сильнее всего исследователей поразило неожиданно малое содержание углерода. «Углерода так мало, что это наводит на мысль: для ее рождения решающей была ранняя примесь космической пыли. Такой сценарий формирования мы видели лишь однажды», — отмечает Джи.
Почему это важно для понимания ранней Вселенной
В обычных условиях газу нужны элементы вроде углерода или кислорода, чтобы эффективно охлаждаться и сжиматься в звезду. Считается, что самые первые звезды (население III) могли формироваться при охлаждении за счет молекулярного водорода — более «слабого» механизма. Но когда во Вселенной появился углерод, именно он стал главным «охладителем», задавшим доминирующий путь звездообразования.
Химия SDSS J0715-7334 не похожа на след «чисто водородного» охлаждения, характерного для совсем первых звезд. Вместо этого она указывает на редкий промежуточный режим: углерода было слишком мало для привычного канала охлаждения, и тогда коллапсу газа помогли сжаться микроскопические количества космической пыли — «золы», оставшейся после взрывов сверхновых населения III.
Дополнительную интригу создает движение звезды по небу: ее положение и траектория намекают, что она могла происходить не из самого Млечного Пути, а из Большого Магелланова Облака — карликовой галактики-спутника нашей. Если это так, то в Магеллановых Облаках может скрываться множество других ультра-бедных металлами звезд, которые еще ждут своего открытия. Как отмечают исследователи, еще многое предстоит сделать, чтобы понять, что именно происходило в ту далекую эпоху, когда Млечный Путь был молод.
